Praktyczny kurs asemblera pkasem

• Dowiedz siê, kiedy u¿ycie asemblera jest niezbêdne
• Poznaj zasady programowania w asemblerze
• Napisz szybkie i wydajne programy dla DOS-a i Windows
• Zdob¹d wiedzê o zasadach dzia³ania procesora i pamiêci

Uwa¿asz, ¿e mo¿liwoci jêzyków programowania wysokiego poziomu nie pozwalaj¹
na napisanie programu, którego potrzebujesz? Chcesz stworzyæ sterownik, program
rezydentny, demo lub... wirusa? Interesuje Ciê, co dzieje siê w komputerze podczas
wykonywania programu?

Wykorzystaj potencja³ asemblera!

Programowanie w jêzyku niskiego poziomu daje niemal nieograniczon¹ kontrolê
nad sprzêtem i dzia³aniem aplikacji. Programy napisane w jêzyku asemblera dzia³aj¹
szybko, s¹ niewielkie i zajmuj¹ ma³o pamiêci. S¹ bardzo wydajne i otwieraj¹ dostêp
do takich obszarów komputera, do których dostêp z poziomu C++ czy Visual Basica
jest niemo¿liwy.

Ksi¹¿ka „Praktyczny kurs asemblera” wprowadzi Ciê w wiat programowania
w tym jêzyku. Dowiesz siê, jak dzia³a procesor, w jaki sposób komunikuje siê
z pamiêci¹ i pozosta³ymi elementami komputera. Poznasz typy rozkazów procesora,
tryby adresowania i zasady tworzenia programów w asemblerze. Lepiej poznasz swój
komputer i dowiesz siê, w jaki sposób zapamiêtuje i przetwarza dane. Komputer
przestanie byæ dla Ciebie „czarn¹ skrzynk¹” wykonuj¹c¹ w czarodziejski sposób
Twoje polecenia.

• Podstawowe wiadomoci o architekturze procesorów Intel
• Organizacja pamiêci i tryby adresowania
• Omówienie listy rozkazów procesora
• Narzêdzia do tworzenia programów w jêzyku asemblera
• Struktura programu w asemblerze
• Definiowanie zmiennych
• Tworzenie podprogramów i makrorozkazów
• Wykorzystanie funkcji BIOS-a oraz MS-DOS
• Programy w asemblerze uruchamiane w systemie Windows
• Optymalizacja kodu
• Tworzenie modu³ów dla innych jêzyków programowania

Spis treści

Rozdział 1. Wprowadzenie ................................................................................... 7

1.1. Co to jest asembler? .....................................................................................................7
1.2. Dlaczego programować w języku asemblera? ...........................................................10
1.3. Dlaczego warto poznać język asemblera?..................................................................12
1.4. Wymagane umiejętności ............................................................................................12
1.5. Konwencje stosowane w książce ...............................................................................13

Rozdział 2. Zaczynamy typowo — wiedząc niewiele,

uruchamiamy nasz pierwszy program ................................................ 17

2.1. „Hello, world!” pod systemem operacyjnym MS DOS .............................................18
2.2. „Hello, world!” pod systemem operacyjnym Windows.............................................22

Rozdział 3. Wracamy do podstaw — poznajemy minimum wiedzy

na temat architektury procesorów 80x86 ......................................... 29

3.1. Rejestry procesora 8086 .............................................................................................30
3.2. Zwiększamy rozmiar rejestrów — od procesora 80386 do Pentium 4......................33
3.3. Zwiększamy liczbę rejestrów — od procesora 80486 do Pentium 4 .........................35
3.4. Segmentowa organizacja pamięci ..............................................................................39
3.5. Adresowanie argumentów..........................................................................................43
3.6. Adresowanie argumentów w pamięci operacyjnej.....................................................44

Rozdział 4. Poznajemy narzędzia ........................................................................ 47

4.1. Asembler MASM .......................................................................................................49
4.2. Program konsolidujący — linker ...............................................................................52
4.3. Programy uruchomieniowe ........................................................................................54
4.4. Wszystkie potrzebne narzędzia razem, czyli środowiska zintegrowane....................62

Rozdział 5. Nadmiar możliwości, z którym trudno sobie poradzić

— czyli lista instrukcji procesora...................................................... 67

5.1. Instrukcje ogólne — jednostki stałoprzecinkowej .....................................................70
5.2. Koprocesor arytmetyczny — instrukcje jednostki zmiennoprzecinkowej.................73
5.3. Instrukcje rozszerzenia MMX....................................................................................75
5.4. Instrukcje rozszerzenia SSE .......................................................................................78
5.5. Instrukcje rozszerzenia SSE2 .....................................................................................82
5.6. Instrukcje rozszerzenia SSE3 .....................................................................................85
5.7. Instrukcje systemowe .................................................................................................85

Praktyczny kurs asemblera

Rozdział 6. Wracamy do ogólnej struktury programu asemblerowego .................. 87

6.1. Uproszczone dyrektywy definiujące segmenty..........................................................87
6.2. Pełne dyrektywy definiowania segmentów................................................................92
6.3. Spróbujmy drobną część tej wiedzy zastosować w prostym programie,

a przy okazji poznajmy nowe pomocnicze dyrektywy...................................................96

Rozdział 7. Ważna rzecz w każdym języku programowania

— definiowanie i stosowanie zmiennych ......................................... 105

7.1. Zmienne całkowite ...................................................................................................106
7.2. Zmienne zmiennoprzecinkowe ................................................................................109
7.3. Definiowanie tablic i łańcuchów..............................................................................110
7.4. Struktury zmiennych ................................................................................................114
7.5. Dyrektywa definiująca pola bitowe..........................................................................117

Rozdział 8. Podprogramy ................................................................................. 119

8.1. Stos ...........................................................................................................................119
8.2. Wywołanie i organizacja prostych podprogramów..................................................122
8.3. Poznajemy dyrektywę PROC-ENDP .......................................................................123
8.4. Parametry wywołania podprogramu ........................................................................128
8.5. Zmienne lokalne.......................................................................................................137

Rozdział 9. Oddalamy się od asemblera w kierunku języków wyższego poziomu,

czyli użycie makroinstrukcji oraz dyrektyw asemblacji warunkowej.... 139

9.1. Makroinstrukcja definiowana...................................................................................139
9.2. Dyrektywa LOCAL..................................................................................................144
9.3. Dyrektywy asemblacji warunkowej .........................................................................144
9.4. Makroinstrukcje niedefiniowane..............................................................................148
9.5. Makroinstrukcje tekstowe ........................................................................................149
9.6. Makroinstrukcje operujące na łańcuchach (na tekstach)..........................................150

Rozdział 10. Czy obsługę wszystkich urządzeń komputera musimy wykonać sami?

Funkcje systemu MS DOS oraz BIOS .............................................. 153

10.1. Co ma prawo przerwać wykonanie naszego programu? ........................................154
10.2. Obsługa klawiatury oraz funkcje grafiki na poziomie BIOS .................................156
10.3. Wywoływanie podprogramów systemu operacyjnego MS DOS...........................163

Rozdział 11. Obalamy mity programując w asemblerze

pod systemem operacyjnym Windows ............................................. 169

11.1. Systemowe programy biblioteczne ........................................................................170
11.2. Najprawdziwsze pierwsze okno .............................................................................173
11.3. Struktury programowe HLL — to też jest asembler!.............................................178
11.4. Idziemy jeden krok dalej i wykorzystujemy program generatora okien Prostart......180

Rozdział 12. Czy możemy przyśpieszyć działanie naszego programu?

Wybrane zagadnienia optymalizacji programu.................................. 189

12.1. Kiedy i co w programie powinniśmy optymalizować?..........................................191
12.2. Optymalizujemy program przygotowany dla procesora Pentium 4.......................193
12.3. Wspieramy proces optymalizacji programem Vtune .............................................200
12.4. Na ile różnych sposobów możemy zakodować kopiowanie tablic?........................201

Rozdział 13. Dzielimy program na moduły i łączymy moduły zakodowane

w różnych językach programowania ................................................ 209

13.1. Jak realizować połączenia międzymodułowe?.......................................................210
13.2. Mieszamy moduły przygotowane w różnych językach .........................................214

Spis treści

Rozdział 14. Przykładowe programy (MS DOS) ................................................... 219

14.1. Identyfikujemy procesor ........................................................................................219
14.2. Wchodzimy w świat grafiki — nieco patriotycznie...............................................225
14.3. Program rezydentny, czyli namiastka wielozadaniowości.....................................228
14.4. Pozorujemy głębię..................................................................................................233
14.5. Wyższa graficzna szkoła jazdy ze zmiennymi zespolonymi .................................236

Rozdział 15. Przykładowe programy (Windows) .................................................. 243

15.1. Zegarek...................................................................................................................243
15.2. Dotknięcie grafiki przez duże „G” .........................................................................248
15.3. Przekształcamy mapę bitową .................................................................................250

Załącznik 1. Interesujące strony w internecie .................................................... 271

Załącznik 2. Lista dyrektyw i pseudoinstrukcji języka MASM .............................. 275

Z2.1. Dyrektywy określające listę instrukcji procesora ..................................................275
Z2.2. Organizacja segmentów.........................................................................................277
Z2.3. Definiowanie stałych oraz dyrektywy związane z nazwami symbolicznymi........279
Z2.4. Definiowanie zmiennych .......................................................................................280
Z2.4. Dyrektywy asemblacji warunkowej.......................................................................282
Z2.5. Makroinstrukcje i dyrektywy nimi związane.........................................................283
Z2.6. Pseudoinstrukcje typu HLL ...................................................................................285
Z2.7. Dyrektywy związane z podprogramami ................................................................286
Z2.8. Dyrektywy wpływające na kształt listingu asemblacji ..........................................287
Z2.9. Połączenia międzymodułowe ................................................................................289
Z2.10. Dyrektywy związane z diagnostyką procesu asemblacji .....................................290
Z2.11. Inne dyrektywy i pseudoinstrukcje ......................................................................291

Załącznik 3. Operatory stosowane w języku MASM ............................................ 293

Z3.1. Operatory stosowane w wyrażeniach obliczanych w czasie asemblacji ...............293
Z3.2. Operatory stosowane w wyrażeniach obliczanych

w czasie wykonywania programu.................................................................................297

Załącznik 4. Symbole predefiniowane................................................................. 299

Załącznik 5. Przegląd instrukcji procesora Pentium 4 ......................................... 303

Z5.1. Instrukcje ogólne (jednostki stałoprzecinkowej) ...................................................303
Z5.2. Instrukcje jednostki zmiennoprzecinkowej (koprocesora arytmetycznego)..........309
Z5.3. Instrukcje rozszerzenia MMX ...............................................................................313
Z5.4. Instrukcje rozszerzenia SSE...................................................................................315
Z5.5. Instrukcje rozszerzenia SSE2.................................................................................319
Z5.6. Instrukcje rozszerzenia SSE3.................................................................................323
Z5.7. Instrukcje systemowe.............................................................................................325

Załącznik 6. Opis wybranych przerwań systemu BIOS ......................................... 327

Z6.1. Funkcje obsługi klawiatury wywoływane przerwaniem programowym INT 16h ...327
Z6.2. Funkcje obsługi karty graficznej wywoływane

przerwaniem programowym INT 10h. .........................................................................329

Załącznik 7. Wywołania funkcji systemu operacyjnego MS DOS.......................... 335

Z7.1. Funkcje realizujące odczyt lub zapis znaku z układu wejściowego

lub wyjściowego ...........................................................................................................335

Z7.2. Funkcje operujące na katalogach ...........................................................................337
Z7.3. Operacje na dysku..................................................................................................337
Z7.4. Operacje na plikach (zbiorach) dyskowych...........................................................339
Z7.5. Operacje na rekordach w pliku ..............................................................................341

Praktyczny kurs asemblera

Z7.6. Zarządzanie pamięcią operacyjną ..........................................................................342
Z7.7. Funkcje systemowe................................................................................................342
Z7.8. Sterowanie programem ..........................................................................................344
Z7.9. Funkcje związane z czasem i datą ...........................................................................345
Z7.10 Inne funkcje ..........................................................................................................345

Załącznik 8. Opis wybranych funkcji API ............................................................ 347

Z8.1. CheckDlgButtom ...................................................................................................347
Z8.2. CloseHandle...........................................................................................................348
Z8.3 CopyFile..................................................................................................................349
Z8.4. CreateFile...............................................................................................................350
Z8.5. CreateWindowEx...................................................................................................352
Z8.6. DeleteFile...............................................................................................................355
Z8.7. ExitProcess.............................................................................................................355
Z8.8. GetFileSize.............................................................................................................356
Z8.9. MessageBox...........................................................................................................357
Z8.10. ShowWindow.......................................................................................................359

Załącznik 9. Tablica kodów ASCII oraz kody klawiszy ......................................... 361

Z9.1. Kody ASCII ...........................................................................................................361
Z9.2. Kody klawiszy .......................................................................................................361

Załącznik 10. Program Segment Prefix (PSP) .................................................... 367

Załącznik 11. Płyta CD załączona do książki ..................................................... 369

Skorowidz ........................................................................................................ 371

Rozdział 2.

Zaczynamy typowo
— wiedząc niewiele,
uruchamiamy nasz
pierwszy program

Każdy szanujący się podręcznik programowania niezależnie od tego, jakiego języka
dotyczy, musi rozpocząć się zgodnie z powszechnie szanowaną tradycją: programem
wyświetlającym na ekranie monitora komunikat „Hello, world!”. Wprawdzie nie znamy
jeszcze ani architektury procesora Pentium, ani też samego języka asemblera i jego skład-
ni, to jednak spróbujmy pokazać, jak wyglądałby taki miniprogram, i to zarówno w wersji
przeznaczonej do uruchomienia pod systemem operacyjnym MS DOS, jak i pod sys-
temem Windows. Tak jak to zostało zasygnalizowane w pierwszym rozdziale, nie bę-
dziemy chcieli w naszym pierwszym programie zrobić wszystkiego sami! Skorzystamy
w obu przypadkach z podprogramów (biblioteki) systemowych wyświetlania tekstu na
ekranie monitora. Tak więc nasz program sprowadzi się do:

zadeklarowania, jaki tekst chcemy wyświetlić,

przygotowania parametrów wywołania procedury systemowej,

wywołania tejże procedury,

zakończenia programu, czyli oddania sterowania systemowi operacyjnemu.

Praktyczny kurs asemblera

2.1. „Hello, world!”
pod systemem operacyjnym MS DOS

Najprostszy program asemblerowy, który w okienku wirtualnego systemu MS DOS
bądź na całym ekranie wyświetli żądany napis, może mieć następującą postać:

!"#!$

&'()&("("(&*&

+,( -

+("./

% 1%

Spróbujmy teraz kolejno objaśnić poszczególne linie programu. Od razu można zauwa-
żyć szczególną rolę znaku średnika (

). Za tym znakiem umieszczać będziemy komen-

tarz objaśniający działanie programu, który nie jest analizowany przez asembler. Im
więcej będzie tego komentarza i im bardziej będzie wyczerpujący, tym nasz program
będzie bardziej zrozumiały dla innych, jak i (po jakimś czasie) dla nas samych. A teraz
wyjaśnijmy, co oznaczają poszczególne linie programu:

Procesor Pentium narzuca pewną specyficzną, segmentową organizację
pamięci operacyjnej. Dyrektywa

pozwala w prosty sposób zdefiniować

tzw. model pamięci, czyli sposób zorganizowania segmentów w naszym
programie. Parametr

informuje, że w naszym programie będziemy mieli

do dyspozycji jeden segment z kodem programu oraz jeden segment z danymi.

Ta dyrektywa powoduje, że asembler (program tłumaczący) zezwoli
na używanie w programie zbioru instrukcji procesora 80386 (a więc także
procesora Pentium). W naszym prostym przykładzie moglibyśmy pominąć tę
dyrektywę, wtedy jednak asembler akceptowałby jedynie instrukcje procesora
8086. Wpłynęłoby to jedynie na nieco inne przetłumaczenie objaśnionej poniżej
makroinstrukcji

, jednak bez zmiany jej znaczenia w programie.

Dyrektywa definiująca początek segmentu z danymi.

Rozdział 2. ♦ Zaczynamy typowo — wiedząc niewiele, uruchamiamy…

Linia programu deklarująca naszą jedyną zmienną, czyli tekst, jaki chcemy
wyświetlić na ekranie. Słowo

jest zdefiniowaną przez nas nazwą

zmiennej tekstowej, z kolei słowo

jest dyrektywą asemblera informującą,

że zmienna tekstowa jest w rzeczywistości zmienną bajtową. Każda z liter
wyświetlanego tekstu umieszczonego w cudzysłowie zamieniona zostanie
w procesie asemblacji na odpowiadający jej bajt w kodzie ASCII.

to kody ASCII nowej linii oraz powrotu karetki (przesunięcia kursora

do początku linii) wyrażone liczbą szesnastkową. Ponieważ do wyświetlenia
komunikatu na ekranie wykorzystamy procedurę systemową, łańcuch znaków
zakończyć musimy kodem ASCII znaku dolara, co zapisaliśmy:

. Brak

znaku dolara spowodowałby, że wyświetlane byłyby kolejne bajty z pamięci
operacyjnej zawierające przypadkowe wartości.

Dyrektywa kończy segment danych i deklaruje segment stosu o wielkości
256 bajtów (czyli 100 szesnastkowo).

Dyrektywa definiująca kolejny segment, tym razem z kodem programu.

Pierwsze instrukcje programu powinny zainicjować odpowiednimi
wartościami rejestry, które odpowiadają za rozmieszczenie segmentów
w pamięci operacyjnej. Program musi mieć informację, jaki jest adres
początku segmentu danych i segmentu stosu (adres początku segmentu
programu zostanie ustawiony przez system operacyjny w czasie ładowania
programu do pamięci). Makroinstrukcja predefiniowana

zostanie

w czasie asemblacji zamieniona na ciąg instrukcji procesora wpisujących do
rejestrów segmentowych odpowiednie wartości. Będzie ona równocześnie
informacją, gdzie zaczyna się program.

Teraz nastąpi główna część programu. Instrukcje

, będące jednymi z najczęściej

używanych w asemblerze, powodują skopiowanie prawego argumentu w miejsce lewe-
go. Będzie to przygotowanie parametrów wywołania podprogramu systemowego, który
wywołamy rozkazem

#$$

Rozkaz załaduje do rejestru procesora

DX adres początku zmiennej tekstowej

o nazwie

w pamięci operacyjnej. Będzie to adres 16-bitowy (taką

wielkość ma rejestr DX) liczony względem początku segmentu danych,
nazywany przez niektórych odległością w bajtach od początku segmentu.
Adres ten będziemy nazywać krótko angielskim terminem offset.

%$$

to także nazwa operatora, który użyty w omawianej instrukcji powoduje
wydzielenie z nazwy

tej części adresu.

Praktyczny kurs asemblera

Wszystkie udostępnione programom użytkowym funkcje systemu
operacyjnego MS DOS wywołuje się w identyczny sposób, dlatego ich
rozróżnienie następuje przez podanie jej numeru w rejestrze

AH procesora.

Procedura wyprowadzająca na ekran monitora tekst, którego offset
umieszczony jest w rejestrze

DX, ma numer 9.

!"'

Instrukcja procesora

powoduje wywołanie specyficznego podprogramu,

tzw. podprogramu obsługi przerwania (ang. interrupt). System operacyjny
MS DOS standardowo wykorzystuje rozkaz

!"'

do wywoływania

udostępnionych programom użytkowym funkcji (procedur) systemowych,
rozróżnianych zawartością rejestru

AH.

Makroinstrukcja predefiniowana

zostanie w procesie asemblacji

zamieniona na następujący ciąg instrukcji procesora, który powoduje
zakończenie programu i oddanie sterowania systemowi operacyjnemu:

+(3

Jak widać, jest to znane nam już wywołanie procedury systemowej,
tym razem o numerze 4c szesnastkowo. W taki sposób kończyć będziemy
każdy program asemblerowy uruchamiany pod systemem MS DOS.

Dyrektywa kończąca program źródłowy, wstrzymująca proces asemblacji.
Jeżeli w zbiorze z programem źródłowym będą jeszcze jakieś linie programu,
to nie będą one analizowane.

Skoro wiemy już, jak wyglądać powinien nasz pierwszy program w asemblerze i co
oznaczają poszczególne linie programu źródłowego, to należałoby teraz pokazać, co
trzeba zrobić, aby program ten można było uruchomić. W celu maksymalnego uprosz-
czenia przyjmijmy, że w wydzielonej kartotece mamy wszystkie niezbędne w tym przy-
padku programy (zbiory) tak, jak pokazuje to rysunek 2.1.

Rysunek 2.1.
Zawartość kartoteki
przed asemblacją

Rozdział 2. ♦ Zaczynamy typowo — wiedząc niewiele, uruchamiamy…

Zbiór o nazwie pierwszy.asm zawiera program źródłowy „Hello, world!”. Wyjaśnijmy
rolę pozostałych zbiorów:

ML.EXE — program asemblera, pozwalający równocześnie wywołać program
konsolidujący LINK.EXE,

ML.ERR — zbiór tekstowy z komunikatami asemblera,

LINK.EXE — program konsolidujący (linker), może być wywoływany
automatycznie przez ML.EXE.

Przykładowa sesja wywołania z linii komendy MS DOS programu asemblera i linkera
zilustrowana jest na rysunku 2.2. Wyświetlenie zawartości kartoteki pokazuje, że w wyni-
ku asemblacji oraz konsolidacji utworzone zostały zbiory pierwszy.obj oraz pierwszy.exe.

Rysunek 2.2.
Wywołanie
asemblera ML.EXE

Na razie nie będziemy zajmować się rozwikłaniem wszystkich komunikatów, które
wyświetliły się na ekranie. Ważne jest, że nie pojawił się żaden komunikat o błędzie
asemblacji, możemy więc zaryzykować uruchomienie naszego pierwszego programu.
Uzyskany efekt ilustruje rysunek 2.3.

Rysunek 2.3.
Efekt działania
programu
pierwszy.exe

Praktyczny kurs asemblera

W linii programu źródłowego może wystąpić:

instrukcja procesora zwana także rozkazem procesora (np. MOV, INT),

dyrektywa sterująca pracą asemblera w procesie asemblacji (np. .MODEL,
.DATA, .STACK, .CODE, END, .386), lub

makroinstrukcja predefiniowana (np. .STARTUP, .EXIT) lub indywidualnie
zdefiniowana przez nas (o czym będzie w następnych rozdziałach) i zamieniona
przez asembler na ciąg instrukcji procesora i dyrektyw asemblera.

Funkcje systemu MS DOS udostępnione programom użytkowym wywołuje się roz-
kazem INT 21h po wcześniejszym załadowaniu do rejestru AH numeru funkcji.

2.2. „Hello, world!”
pod systemem operacyjnym Windows

Okienkowa wersja naszego pierwszego (nazwiemy go dla rozróżnienia „drugim”) pro-
gramu będzie niestety zupełnie inna. Wynika to z oczywistego faktu, że tak naprawdę
to cały program sprowadza się do wywołania podprogramu bibliotecznego i nie ma
w nim praktycznie żadnych obliczeń. Skoro system operacyjny jest zupełnie inny, inna
jest biblioteka dostępnych funkcji, inna wreszcie jest także organizacja pamięci opera-
cyjnej w przypadku pracy procesora w trybie adresacji wirtualnej z ochroną, ponadto
system jest wielozadaniowy — zatem nasz program będzie musiał dostosować się do
wszelkich wynikających z tego wymogów. Hasło „Hello, world!” wyświetlimy w od-
rębnym oknie (a ściślej w małym okienku z komunikatem) wykorzystując do tego funk-
cję API (ang. The Microsoft® Win32® Application Programming Interface). API

sta-

nowi zbiór dynamicznych bibliotek (DLL), z którego korzystają wszystkie procesy
uruchamiane w systemie Windows. Więcej na ten temat — w jednym z dalszych roz-
działów książki, teraz wystarczy wiedzieć, że aby skorzystać ze wspomnianych funk-
cji API, należy do programu źródłowego dołączyć odpowiednie biblioteki oraz zbiory
z deklaracjami tzw. prototypów. Program mógłby

wyglądać następująco:

-55

#06

Podkreślam słowo „mógłby wyglądać”, bowiem podobnie jak w innych językach programowania
każdy problem można rozwiązać na wiele sposobów.

Rozdział 2. ♦ Zaczynamy typowo — wiedząc niewiele, uruchamiamy…

78 &&("

7 88 &999'()999&("

:,(;<==(7 88 (78 (:8>

?,@(;<==

Podobnie jak poprzednio, wyjaśnimy teraz znaczenie poszczególnych linii programu
źródłowego, który — co widać na pierwszy rzut oka — kojarzy się raczej z programem
w języku wyższego poziomu niż językiem asemblera, bowiem nie występują w nim
wprost żadne instrukcje procesora. Wspominałem już, że wynika to z braku w programie
jakichkolwiek obliczeń. Program sprowadza się do wywołania dwóch podprogramów
bibliotecznych:

MessageBox — wyświetlenia komunikatu, oraz

ExitProcess — zakończenia programu.

Podobnie jak w programie DOS-owym, dyrektywa ta powoduje możliwość
używania w programie zbioru instrukcji procesora 80386. Nie jest przypadkiem,
że tym razem dyrektywa ta jest pierwszą w programie. Ze względu na inny
model pamięci, zadeklarowany w następnej linii programu źródłowego, taką
kolejność dyrektyw będziemy zawsze stosować na początku programu, który
ma być uruchomiony pod systemem Windows.

Procesor Pentium z systemem operacyjnym Windows pracuje z tzw. płaskim
modelem pamięci (ang. flat). Jest to szczególny przypadek modelu
segmentowego, dostępny w trybie adresacji wirtualnej z ochroną. Z kolei drugi
parametr

określa, w jakiej kolejności parametry wywołania procedur

bibliotecznych w naszym programie przekazywane będą na stos i w jaki sposób
stos będzie opróżniany z tych parametrów. Nie wnikając na tym etapie rozważań
w większe szczegóły, zapamiętamy, że taka linia programu będzie się musiała
zawsze znaleźć na drugim miejscu po dyrektywie wyboru procesora.

!"(""

Dyrektywa powoduje, że w nazwach symbolicznych rozróżniane będą małe
i duże litery. Dyrektywa jest niezbędna, aby mogło się odbyć prawidłowe
dołączenie procedur bibliotecznych API.

Następujące po sobie trzy linie programu z dyrektywą

powodują

dołączenie do naszego programu źródłowego zbiorów o nazwach odpowiednio:
windows.inc, user32.inc oraz kernel32.inc. W zbiorach tych znajdują się
(w postaci kodów źródłowych) definicje tzw. prototypów procedur

Praktyczny kurs asemblera

bibliotecznych i nazw symbolicznych

, które możemy dołączać do programu

użytkowego. Brak tych prototypów i definicji spowodowałby, że użyte
w programie nazwy wywoływanych procedur i niektórych stałych uznane
byłyby jako niezdefiniowane i w konsekwencji program wynikowy nie
mógłby zostać wygenerowany.

!"!

Dwie linie programu z dyrektywą

!"!

informują program konsolidujący

LINK.EXE, jakie moduły biblioteczne powinien dołączyć w procesie
konsolidacji, czyli generowaniu zbioru drugi.exe.

Dyrektywa definiująca początek segmentu danych, w związku z płaskim
modelem pamięci nazywanym w tym przypadku przez niektórych sekcją
z danymi. Podobnie jak w przypadku programu uruchamianego pod systemem
operacyjnym MS DOS, następne linie programu to deklaracje zmiennych
tekstowych.

)*"+,-.!.

)**"!//////

Dwie dyrektywy

definiują dwie zmienne tekstowe zainicjowanymi

napisami, z których jeden pokaże się na ramce okienka, drugi zaś — jako
właściwy komunikat — wewnątrz. Podprogram biblioteczny, który
wykorzystamy do wyświetlenia napisu, wymaga, aby tekst kończył się bajtem
o wartości zero (podobnie jak w przypadku funkcji systemu MS DOS
znakiem dolara).

Początek segmentu (sekcji) z kodem programu.

(

Etykieta (czyli adres symboliczny) informująca, że w tym miejscu powinno
rozpocząć się wykonywanie programu. Etykieta ta będzie musiała dodatkowo
wystąpić jako argument dyrektywy

kończącej program źródłowy.

!" +.0#12334556)**"!4556)*"+0*%7

Dyrektywa

pozwala wywołać procedurę

+.0#

— przesyła ona

na stos parametry wywołania i wyświetla komunikat. Parametrami wywołania
są w tym przypadku kolejno:

1233

 „uchwyt” do okna

, w naszym przypadku niepotrzebny i równy zero,

4556)**"!

 adres początku komunikatu, jaki ma być wyświetlony,

Użyliśmy dwóch takich niezdefiniowanych bezpośrednio w naszym programie nazw:

;<==

:8>

Pojęcie „uchwyt” związane jest z programowaniem pod systemem operacyjnym Windows i jest
niezależne od języka programowania.

Rozdział 2. ♦ Zaczynamy typowo — wiedząc niewiele, uruchamiamy…

4556)*"

 adres początku napisu, jaki ma być na ramce okienka,

+0*%7

 parametr określający, jakie standardowe przyciski mają być

wyświetlone (w naszym przypadku jedynie przycisk „OK”).

Dyrektywa

należy do grupy dyrektyw asemblera nawiązujących

do konstrukcji typowych dla języków wysokiego poziomu

. Operator

4556

w polu parametrów wywołania procedury ma w tym przypadku identyczne
znaczenie, jak poznany wcześniej operator

w polu argumentu instrukcji

procesora. W czasie procesu asemblacji dyrektywa zostanie zastąpiona
następującą prostą sekwencją instrukcji procesora:

:8>

7 88

;<==

Jeżeli w programie źródłowym zamiast dyrektywy

napiszemy powyższe

instrukcje, końcowy efekt działania programu będzie oczywiście dokładnie
taki sam. Instrukcje procesora

przesyłają argumenty instrukcji na szczyt

stosu, skąd pobierze go procedura

+.0#

. Procedura wywołana zostanie

typową instrukcją procesora wywołania podprogramu

!" 8#!91233

Wywołanie procedury kończącej program. W czasie asemblacji dyrektywa
zostanie zastąpiona następującą sekwencją instrukcji:

;<==

?,@

Skoro wiemy już, jak powinien wyglądać najprostszy program pracujący pod kontrolą
systemu Windows, to spróbujmy go uruchomić. Podobnie jak w przypadku poprzednie-
go programu uruchomionego pod systemem MS DOS, umieścimy dla prostoty wszystkie
niezbędne zbiory w jednej kartotece, tak jak to pokazuje rysunek 2.4.

Rysunek 2.4.
Zawartość kartoteki
przed asemblacją

Czasem nieco tylko złośliwie mówię, że tego typu dyrektywy oddalają język asemblera od prawdziwego
asemblera…

Praktyczny kurs asemblera

Oprócz zbioru z programem źródłowym drugi.asm, programami asemblera ML.EXE,
ML.ERR oraz programu konsolidatora LINK.EXE, w kartotece znajdujemy niezbędne
dla prawidłowej asemblacji zbiory biblioteczne typu .LIB oraz dołączane do programu
źródłowego zbiory typu .INC zawierające wspomniane definicje prototypów i symboli.
Aby prawidłowo przeprowadzić proces asemblacji i konsolidacji, musimy wywołać
program asemblera ML.EXE z przełącznikami, które pozwolą wygenerować zbiory
drugi.obj oraz drugi.exe w postaci akceptowanej przez program LINK.EXE oraz sys-
tem operacyjny Windows. Ilustruje to rysunek 2.5.

Rysunek 2.5.
Wywołanie
asemblera
z przełącznikami
pozwalającymi
wygenerować
program pod system
operacyjny Windows

Uważny Czytelnik zauważył zapewne, że użyliśmy tutaj dokładnie tego samego pro-
gramu asemblera, co w poprzednim przykładzie dla systemu MS DOS. Musieliśmy
jednak zastosować inny program konsolidatora LINK.EXE, który uwzględnia fakt innej
niż w poprzednim przypadku organizacji pamięci operacyjnej. Poszczególne przełącz-
niki w naszym przykładzie mają następujące znaczenie:

/coff

 Zbiór drugi.obj wygenerowany zostanie w formacie Common Object

File Format

/link

 Kolejne przełączniki dotyczyć będą programu konsolidatora

/subsystem:windows

 Program wykonalny będzie uruchamiany pod

systemem operacyjnym Windows

Po sprawdzeniu, że zbiory drugi.obj i drugi.exe zostały rzeczywiście utworzone, możemy
uruchomić nasz program. Rysunek 2.6 pokazuje uzyskany rezultat. Program możemy
uruchomić zarówno z linii komendy systemu MS DOS, jak i klikając myszą odpowied-
nią ikonę w okienku menedżera plików. Warto (tak przy okazji) zwrócić uwagę na
wielkość zbioru drugi.exe i porównać go z uruchomionym wcześniej pierwszy.exe.

Rysunek 2.6.
Efekt wykonania
programu drugi.exe

Rozdział 2. ♦ Zaczynamy typowo — wiedząc niewiele, uruchamiamy…

Program asemblerowy, który ma być uruchomiony pod systemem operacyjnym Win-
dows, może korzystać z programów bibliotecznych

API, podobnie jak programy pisane

w innych językach programowania. Program asemblera generujący zbiór typu .obj
nie różni się w tym przypadku od asemblera używanego w przypadku programu uru-
chamianego pod systemem MS DOS, choć inne nieco jest jego wywołanie. Inny
natomiast musi być zastosowany program konsolidatora, który uwzględnia specy-
fikę stosowanego po systemem operacyjnym Windows modelu pamięci.

Skoro uruchomiliśmy już dwa pierwsze proste programy, to przed próbą zaprojektowa-
nia nieco bardziej złożonych programów musimy wrócić do podstaw i w minimalnej
dawce — niezbędnej programiście — omówić architekturę procesora, jego listę instruk-
cji oraz tryby adresowania argumentów.